Neurofeedback-koulutus vanhemmille aikuisille

Tausta:

Masennuksen ja ahdistuneisuuden subkliiniset oireet ovat yleisiä iäkkäillä aikuisilla, ja joidenkin arvioiden mukaan näitä oireita on 10–52 prosentilla yhteisössä asuvista iäkkäistä aikuisista. Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että vanhemmilla aikuisilla, joilla on subkliininen masennus ja ahdistuneisuus, todennäköisemmin diagnosoidaan mielialahäiriöitä ja lieviä kognitiivisia häiriöitä tai dementiaa myöhemmin elämässä kuin niillä, joilla on vähäisiä oireita. Siksi interventiot iäkkäille ihmisille, joilla on kohonneet subkliiniset masennus- ja ahdistuneisuusoireet, ovat ratkaisevan tärkeitä mielialahäiriöiden ja dementian ehkäisyssä myöhään elämässä. Negatiivisten tunnekokemusten aikana prefrontaalinen aivokuori (PFC) näyttelee keskeistä roolia toiminnan alasäätelyssä. PFC-häiriöt voivat aiheuttaa erilaisia ​​mieliala- ja ahdistuneisuusoireita.

Neurofeedback-koulutus on ei-lääketieteellistä neurorehabilitaatiotekniikkaa, joka voi mahdollisesti parantaa prefrontaalista toimintaa ja parantaa mielenterveyttä ja kognitiivisia toimintoja. Tämä tekniikka käyttää aistinvaraista palautetta opettaakseen yksilöitä itsesäätelemään tiettyjä aivotoimintoja tavoitteenaan saada aikaan pitkäaikaista neuroplastisuutta ja toiminnallisia parannuksia. Perinteisesti neurofeedback-koulutusta on suoritettu käyttämällä EEG:tä, ja monet tutkimukset ovat soveltaneet tällaisia ​​​​koulutustoimenpiteitä erilaisten psykiatristen häiriöiden hoitoon. Viime vuosina kiinnostus fNIRS:n käyttöön neurofeedback-koulutuksen järjestämiseen on kasvanut. Tällaisen fNIRS-harjoittelun taustalla oleva mekanismi on erilainen kuin EEG-harjoittelu. EEG:hen verrattuna fNIRS:llä on pienempi ajallinen resoluutio, mutta korkeampi tilaresoluutio ja se kestää paremmin liikeartefakteja. Lisäksi yksi äskettäinen tutkimus osoitti, että sosiaalista ahdistuneisuushäiriötä sairastavilla potilailla oli vähentynyt ahdistuneisuusoireita fNIRS-neurofeedback-koulutuksen jälkeen.

Tutkimussuunnitelma ja -metodologia:

Suunnittelu: Tämä ehdotettu hanke on suunniteltu kliinisten ja kognitiivis-käyttäytymistutkimusten raportointia ja kokeellista suunnittelua koskevan nykyisen konsensuksen mukaisesti. Osallistujat jaetaan satunnaisesti ja tasapuolisesti johonkin kolmesta neurofeedback-koulutusryhmästä: (1) vale, (2) EEG ja (3) fNIRS. Jokainen osallistuja suorittaa neurofysiologisen arvioinnin (1) ennen, (2) välittömästi sen jälkeen ja (3) 1 kuukauden kuluttua interventiosta.

Osallistujat: PolyU:n ja kansalaisjärjestöjen ilmoituksilla rekrytoidaan 90 iäkkäämpää ilman dementiaa. Osallistumiskriteerit ovat: (i) ikä 60–79 vuotta; (ii) oikeakätisyys, joka on arvioitu käyttämällä Edinburghin kätisyysluettelon lyhyttä muotoa; (iii) kohtalainen tai korkeampi pistemäärä vähintään yhdellä masennuksen ja ahdistuksen ala-asteikoista (mutta ei välttämättä molemmista) masennuksen ahdistuneisuusstressiasteikossa 21 (DASS-21); (iv) ei aiempia neurologisia tai psykiatrisia häiriöitä; (iv) ei aiempia traumaattisia aivovaurioita, jotka olisivat vaatineet sairaalahoitoa; (vi) ei tällä hetkellä käytä psykotrooppisia lääkkeitä; (vii) kyky lukea perinteistä kiinaa; viii) normaali tai normaaliksi korjattu näkö; ja (ix) vähintään 19 pistettä Hongkongin Montrealin kognitiivisesta arvioinnista (HK-MoCA).

Sisällytämiskriteerit, joita suunnittelimme käyttävämme, perustuivat mieliala- tai ahdistuneisuushäiriöiden prefrontaalisissa neurofeedback-tutkimuksissa käytettyihin kriteereihin. Perinteisesti osallistujat valitaan tietyn masennus- tai ahdistuneisuusoireiden kynnyksen perusteella, kognitiivinen tai aivojen toimintahäiriö ei ole osallistumiskriteeri. Siitä huolimatta, koska vaihtelut kognitiivisissa ja PFC-toimintatasoissa voivat vaikuttaa hoitovasteeseen, myöhemmissä analyyseissä otetaan huomioon kognitiiviset ja PFC-toimintatasot.

Tutkimusmenettelyt: Mahdollisille osallistujille tehdään ensin seulontaarviointi kelpoisuuden arvioimiseksi. Tukikelpoiset henkilöt kutsutaan PolyU:hun arviointiin ja koulutukseen. Koulutus koostuu 10 60 minuutin istunnosta, jotka suoritetaan 4 viikon aikana. Jokainen istunto sisältää 25 minuutin tehokkaan harjoitusajan, yhteensä 250 minuuttia, viimeaikaisten suositusten mukaisesti. Lisäksi osallistujat suorittavat 3 kokeellista tehtävää samanaikaisesti EEG-fNIRS-tallennuksella ja täyttävät useita kyselylomakkeita 3 ajankohdassa, kuten kohdassa "Neurofysiologinen arviointi" on kuvattu. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että EEG-, fNIRS- ja neurofeedback-koulutusta voidaan soveltaa yli 70-vuotiaille aikuisille ja jopa dementiaa sairastaville henkilöille. Siksi odotamme, että iäkkäät aikuiset, jotka HK-MoCA on seulonut dementian varalta, pystyvät noudattamaan sekä arviointi- että koulutusprotokollia.

Neurofeedback-koulutus: Harjoittelun aikana osallistujia pyydetään seuraamaan tietokoneen näytöllä olevia ohjeita. He suorittavat viisi koulutuskierrosta. Jokainen kierros alkaa 30 sekunnin lepovaiheella, jota seuraa 4,5 minuutin itsesäätelyvaihe. Lepovaiheen aikana näytölle ilmestyy kiinnitysristi, ja osallistujia kehotetaan istumaan paikallaan ja rentoutumaan. Sääntelyjakson aikana osallistujia pyydetään muuttamaan neliö valkoisesta mustaksi (eli luontainen sosiaalinen palkinto), mutta heille ei anneta erityisiä strategioita. Värin tummuus edustaa joko etuosan alfa-epäsymmetrian tai frontaalisen oksihemoglobiinin (HbO) epäsymmetrian lisääntymistä. Tämänhetkisiä arvoja verrataan 20 s esisääntelyn perusviivaan. Valetilassa osallistujat saavat visuaalista palautetta ennakkoäänitysten ja/tai muiden osallistujien äänitteiden perusteella. Osallistujat saavat 3 minuutin lepojakson ennen jokaista harjoittelua ja sen jälkeen seuratakseen muutoksia aivotoiminnan lepotilassa harjoitusten sisällä ja niiden välillä.

Jokaisen harjoituskerran aikana EEG- ja fNIRS-anturien kiinnittämiseen käytetään osallistujan pään kokoon mukautettua korkkia. Laitteiston asetukset ovat samat kaikille ryhmille sen varmistamiseksi, että sekä osallistuja että kokeilija ovat sokeutuneet. Jotta EEG voidaan tallentaa ANT eego rt8 -vahvistimella (ANT Neuro, Hengelo, Alankomaat), elektrodit asetetaan kohdille Fp1, F3, F4, Fz, Fpz, Cz, GND (maa), alempaan VEOG:iin ja molempiin korvalehtiä (viitteet). Tietoja kerätään taajuudella 2 048 Hz. Jotta fNIRS voidaan tallentaa puettavalla OctaMon+-järjestelmällä (Artinis Medical Systems, Gelderland, Alankomaat), kaksi lähdettä, joista kutakin ympäröi neljä ilmaisinta, jotka on sijoitettu noin 3 cm:n etäisyydelle toisistaan, sijoitetaan päänahkaan siten, että kaksi kanavaa lähellä aivohalkeamaa. puolipallojen kummallakin puolella on F3 ja F4 ympäröity. Data näyte otetaan 50 Hz:llä. Harjoitteluryhmästä riippuen tavoitetavoitteeksi valitaan frontaalinen epäsymmetria alfa-tehoeron (8-13 Hz) suhteen F3:n ja F4:n välillä sekä HbO-pitoisuuden keskimääräinen muutos vasemman ja oikean PFC:n välillä. Molemmissa oikeissa harjoitusryhmissä reaaliaikainen datan suoratoisto suoritetaan Lab Streaming Layerin ja OpenViben avulla julkaistujen ohjeiden mukaisesti.

Neurofysiologinen arviointi: 1,5 tunnin neurofysiologinen arviointi suoritetaan jokaisessa 3 ajankohtana (ennen, jälkeen ja 1 kuukauden seuranta) neurofeedback-koulutuksen vaikutusten arvioimiseksi. Osallistujat suorittavat DASS-21:n (kiinalainen versio) mittaamaan heidän masennus- ja ahdistuneisuusoireitaan viimeisen viikon aikana; Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS; kiinalainen versio) mittaamaan heidän ahdistuksen ja masennuksen merkkejä edellisen viikon aikana; Pittsburghin unen laatuindeksi, joka mittaa heidän unensa laatua viimeisen kuukauden aikana; Satisfaction with Life Scale (kiinalainen versio), jolla mitataan heidän yleistä tyytyväisyyttään elämään; ja Lawton Instrumental Activities of Daily Living Scale (IADL; kiinalainen versio) arvioimaan itsenäisen elämän taitoja. Osallistujat suorittavat myös kolme tietokonetehtävää arvioidakseen frontaalisen kognitiivisen toiminnan eri komponentteja samanaikaisissa EEG-fNIRS-mittauksissa käyttäen samaa järjestelmää kuin neurofeedback-koulutuksessa. Ensimmäisellä vierailulla osallistujat suorittavat myös HK-MoCA:n dementian seulomiseksi. Välittömästi toimenpiteen jälkeen heiltä kysytään, tietävätkö he hoitoryhmän tehtävänsä sokeuttamisen voimakkuuden tarkistamiseksi.

Jokainen tähän tutkimukseen ehdotettu arviointitehtävä (silmät auki, Emotional Stroop, n-back) sisältää vaikean ja helpon ehdon. Silmät auki -testin avulla kone mittaa aktivoinnin perusviivaa, kun osallistujat avaavat silmänsä. Se edellyttää, että osallistujat pitävät silmänsä auki 3 minuuttia. Emotional Stroop -tehtävää käytetään estävän hallinnan arvioimiseen. Osallistujille näytetään kuvia erilaisista tunteista toisiinsa liittymättömillä perinteisillä kiinalaisilla tunnenimillä. Heitä pyydetään nimeämään valokuvat tunteiden mukaan. Se vaatii osallistujia estämään tunteitaan sanamuodoilla ja reagoimaan kuvan sisältöön. Erot tarkkuudessa ja keskimääräisessä reaktioajassa (RT) sekä muutokset prefrontaalisen HbO-pitoisuudessa ja theta-tehossa näiden kahden tilan välillä ovat riippuvaisia ​​muuttujia. n-back-tehtävää käytetään työmuistin arvioimiseen. Tehtävän aikana osallistujille näytetään numerosarja ja heitä pyydetään arvioimaan näppäinpainalluksella, onko heidän näkemästään numero nolla (0-takaisin; helppo) vai sama kuin numero, jonka he näkivät kahdessa kokeessa aiemmin (2-takaisin; vaikea ). Erot tarkkuudessa ja keskimääräisessä RT:ssä sekä muutokset prefrontaalisen HbO-pitoisuudessa ja theta-voimassa näiden kahden tilan välillä ovat riippuvaisia ​​muuttujia.

Data-analyysi: Tässä projektissa ensisijaiset tulosmitat ovat mieliala- ja ahdistuneisuusmittaukset (eli DASS-21- ja HADS-pisteet), ja toissijaiset tulosmitat ovat tehtävän suoritus ja PFC-mittaukset sekä muut mielenterveysmittaukset. Tulosmitat analysoidaan CRED-nf-tarkistuslistan mukaisesti. Lineaariset sekamallit, joissa kiinteinä tekijöinä ryhmä (huijaus, EEG, fNIRS), aika (perustila, jälki, seuranta) ja kunto (helppo, vaikea); ja kohdetta satunnaistekijänä käytetään käyttäytymis-, fNIRS- ja EEG-tietojen analysointiin. Odotamme, että osallistujat kahdessa todellisessa neurofeedback-koulutusryhmässä osoittavat merkittäviä parannuksia mielenterveydessä, kognitiivisissa toiminnassa ja otsalohkon toiminnassa post- ja seuranta-arvioinneissa verrattuna valeryhmän osallistujiin. Lisäksi arvioimme eroja ennen jälkeisiä mielenterveyden ja kognitiivisten toimintojen muutoksia kahden todellisen harjoitusryhmän välillä. Lisäksi tutkimme korrelaatiota lähtötason kognitiivisten ja PFC-toimintatasojen ja DASS-21-pisteiden ennen jälkeisten muutosten välillä selvittääksemme yksilölliset erot hoitovasteessa kunkin neurofeedback-ryhmän osalta.